基于Cesium平台的多维地球空间数据可视化

发布时间：2020-11-20 19:55

　　 随着智慧城市和数字中国的概念日益成熟和发展,空间数据受到了各行各业的广泛关注。在大数据时代,各个行业对空间数据的需求日益增加,许多跨学科工作人员和非专业人士也被吸引到这个领域。他们不仅需要一种存储数据的通用方法,而且对数据的共享和可视化提出了的要求。首先,数据的共享性和面向大众的程度需要提升,才能让更多非专业人士了解和使用空间数据。其次,地理数据可视化的维度范围需要扩展。除了近地表的空间数据,还有地下空间和室内空间等地理数据,包括时间动态的时空数据,都是各个行业需要的空间数据。对数据进行科学的可视化能够提升数据面向大众的程度。因此,急需一个面向大众、共享性强、多维度的空间数据可视化平台。虚拟地球是空间数据的三维可视化平台,它能在不同尺度友好直观的展示空间数据。在互联网2.0时代,虚拟地球从客户端逐渐向网页端过度,其共享性和开放性也不断提升。本文以Web端虚拟地球引擎Cesium开发了一个空间数据可视化平台,将空间数据的可视化范围,从近地表拓宽到了地下空间和室内空间,同时研究了时间维度的动态可视化。本研究基于CityGML和3D City Datebase创建空间关系数据库结构,统一存储多源空间数据格式,包含OpenStreetMap、CityGML、IFC、地下钻孔、地下岩石圈层和时空轨迹数据的统一入库工作流;使用JavaScript和python脚本,结合开源三维建模软件Blender实现三维空间数据的切片、简化和格式转换,最终将数据量巨大的三维空间数据导出成具有HLOD结构的3D Tiles格式,用于Cesium平台的分块加载、离核渲染和基于视角的可视化;使用python脚本处理和导出轨迹数据为CZML格式的描述文件,用于Cesium平台的时间动态可视化;基于Cesium进行二次开发,拓展虚拟地球平台的交互事件和可视化效果,实现地上地下和室内室外的无缝漫游。本文提出了创建基于Cesium的多维GIS可视平台的方法,为传统地理信息平台对地下空间、室内结构、时空数据可视化上存在的不足提供了合理的解决方案。该方法能够拓宽地理信息平台的可视化范围,丰富空间数据的多样性。该平台拥有负载海量多维空间数据的能力,以及开放共享、面向大众的平台特性,为智慧城市建设提供了良好的载体。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P208
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状及存在的问题
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 存在的问题
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 论文组织结构
第二章 数据存储
    2.1 CityGML和3DCityDatabase
    2.2 地下空间的数据库结构
    2.3 室内模型的存储
    2.4 本章小结
第三章 空间数据组织
    3.1 HLOD与离核渲染
    3.2 Web端HLOD的实现
        3.2.1 3DTiles的数据组织文件
        3.2.2 3DTiles的模型文件
        3.2.3 3DTiles数据的生成
    3.3 时间动态数据的组织和描述
    3.4 本章小结
第四章 可视化平台和策略
    4.1 Cesium平台概述
    4.2 基于剔除的可视化策略
    4.3 本章小结
第五章 系统设计与应用
    5.1 系统设计框架
        5.1.1 预处理层
        5.1.2 服务层
        5.1.3 表达层
    5.2 城市空间数据处理与可视化
        5.2.1 数据
        5.2.2 预处理
        5.2.3 可视化和交互
    5.3 地下三维空间数据处理与可视化
        5.3.1 数据
        5.3.2 预处理
        5.3.3 可视化与交互
    5.4 室内空间数据处理与可视化
        5.4.1 数据
        5.4.2 预处理
        5.4.3 可视化和交互
    5.5 时空数据处理与可视化
        5.5.1 数据
        5.5.2 预处理
        5.5.3 可视化和交互
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    科研成果
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 陈子辉;胡建平;董春华;;城市地下管网三维可视化实现技术研究[J];工程图学学报;2010年06期

2 吴少岩;李晓梅;吴健安;;科学计算可视化[J];计算机工程与科学;1993年02期

相关硕士学位论文 前2条

1 张彧;基于Cesium平台的导航卫星轨道模拟与可视化[D];华东师范大学;2017年

2 牛艺博;基于WebGL的地理信息三维可视化技术研究[D];兰州交通大学;2015年

本文编号：2891915